微生物在湖畔海洋中分析

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1、 第七章第七章 微生物对环境的微生物对环境的 污染污染与与危害危害v 第一节第一节 水体富营养化水体富营养化v 第二节第二节 病原微生物病原微生物v 第三节第三节 微生物的代谢产物微生物的代谢产物本节内容：本节内容： v 一、概述v 二、水体富营养化的优势藻类v 三、水体富营养化的危害v 四、水体富营养化的形成及影响因素v 五、水体富营养化的监测与防治第一节第一节 水体富营养化水体富营养化 一一 、概述、概述 1.水体富营养化定义水体富营养化定义 是指大量的氮、磷等营养物质进入水体，使藻类等浮游生物异常增殖，从而破坏水体生态平衡,导致水质恶化的现象。 水体富营养化现象发生在湖泊等内陆水体被称为

2、水华（又叫水花）；发生在海洋被称为赤潮（又叫红潮）。昆明滇池水华2 2、我国水体富营养化的发展趋势及现状、我国水体富营养化的发展趋势及现状（1 1）湖泊）湖泊（水库）（水库）（水库）（水库）A A、富营养化呈急剧恶化趋势富营养化呈急剧恶化趋势。70年代后期80年代后期90年代后期至今n富营养富营养27n富营养富营养61n富营养富营养85n中营养中营养69n中营养中营养35n中营养中营养15n贫营养贫营养4n贫营养贫营养4贫营养贫营养0B B、富营养化水体分布面积广泛、富营养化水体分布面积广泛v我国已成为世界上湖泊富营养化最严重的国家之一我国已成为世界上湖泊富营养化最严重的国家之一北部呼伦湖北部

3、呼伦湖南方深圳洪湖南方深圳洪湖西部新疆博斯腾湖西部新疆博斯腾湖昆明滇池昆明滇池东部无锡太湖东部无锡太湖安徽巢湖安徽巢湖A A、赤潮发生的频率越来越快、赤潮发生的频率越来越快（2 2）海洋）海洋2003年全海域共发现赤潮119次，其中，在赤潮监控区内发现赤潮36次。B B、赤潮发生的面积越来越大、赤潮发生的面积越来越大几十平方公里 几百平方公里 几千平方公里 上万平方公里 2003年全海域赤潮累积面积达14550平方公里 C C、赤潮持续时间越来越长、赤潮持续时间越来越长几天 几个星期 几个月 1989年8月-10月黄骅发生严重赤潮，持续时间之长、致灾面积之大是国内罕见的，使沿岸养虾业遭受灭顶之

4、灾。 1999年5月15日，上海外滩赤潮 1999年7月16日辽东湾夜光虫赤潮 2005年6月9日浙江玉环海域发生 条带状的赤潮 二二 、水体富营养化的优势藻类、水体富营养化的优势藻类( (一一) )湖泊湖泊优势藻类优势藻类 湖泊中优势藻类主要是蓝细菌（又称蓝藻）中的微微囊囊藻藻属、鱼鱼腥腥藻藻属、束束丝丝藻藻属和和颤颤藻藻属等等种类。其次是绿藻、硅藻、隐藻等。绿藻、硅藻、隐藻等。 我国湖泊水华中主要微型藻类出现的频率依次为： 蓝细菌蓝细菌 绿藻绿藻 硅藻硅藻 隐藻隐藻蓝细菌门蓝细菌门微微 囊囊 藻藻颤颤 藻藻平平 裂裂 藻藻鱼鱼 腥腥 藻藻绿绿 藻藻 门门 斜生 珊藻二型珊藻硅藻门硅藻门直链

5、藻 小小 环环 藻藻（二）海洋（二）海洋优势藻类优势藻类 海洋优势藻类以甲藻中的夜光藻夜光藻、裸甲藻、膝沟藻、角甲藻、多甲藻、原甲藻为主。 此外还有硅藻、金藻、黄藻、蓝藻等。 甲藻门甲藻门夜光藻夜光藻 藻体呈球形，透明，肉眼可见，腹面有一条凹沟，藻体呈球形，透明，肉眼可见，腹面有一条凹沟，口位于沟中央，近口处长出一根极小的鞭毛和一条粗大口位于沟中央，近口处长出一根极小的鞭毛和一条粗大的鞭毛，海生。细胞内原生质淡红色的鞭毛，海生。细胞内原生质淡红色 ，大量密集时呈红，大量密集时呈红色，受波涛振荡刺激以后放出荧光，是我国赤潮的主要色，受波涛振荡刺激以后放出荧光，是我国赤潮的主要藻类。藻类。甲藻门甲

6、藻门 原甲藻属原甲藻属细胞倒卵形，两甲壳组成，前端有V形鞭毛孔 本种可产生腹泻性贝毒（DSP）。 利马原甲藻v 海洋原甲藻中国的渤海、东海、香港和南沙群岛等水域有分布，是形成赤潮的主要种类之一。 环沟藻v常见于温带和热带浅海水域。图B-C：链状群体（LM）。 本种具有毒性本种具有毒性膝沟藻科亚历山大藻属膝沟藻科亚历山大藻属链状亚历山大藻链状亚历山大藻本种可产生麻痹性贝本种可产生麻痹性贝 毒（毒（PSP）。）。图A：腹面观（示意图）； 图B：链状群体（LM）； 膝沟藻属膝沟藻属 多纹漆沟藻多纹漆沟藻图A：腹面观（LM）； 图B：背面观（LM）； 日本水域该种赤潮引日本水域该种赤潮引起鱼类大量死亡

7、。起鱼类大量死亡。是南海北部沿海主要的赤潮生物。 角甲藻属角甲藻属三角角甲藻三角角甲藻 叉状角甲藻 梭角甲藻 图A：腹面观（示意图）； 图B：腹面观 硅藻门硅藻门圆筛藻属圆筛藻属 星脐圆筛藻星脐圆筛藻v在我国沿海分布甚广，v为最常见的种类之一。v各季节均有，数量也较大。中肋骨条藻v分布极广，以沿岸为最多，曾多次引发赤潮。v我国的各海区均有分布。图A：壳环面观（示意图，链状群体）；B：壳环面观（LM，链状群体）；黄藻门异弯藻属赤潮异弯藻异弯藻属赤潮异弯藻 在温带近海底层水温1520的夏季大量繁殖。该种在大连湾胶州湾等曾多次形成赤潮。 单细胞,略呈椭圆形，长约825m，宽约65m。无细胞壁，由周质

8、膜包被。具两条不等长的鞭毛。藻体活动时，鞭毛常弯曲或与细胞长轴成垂直伸出。每个细胞约有820个棕黄色的大盘状色素体。 原生动物原生动物 栉毛虫科栉毛虫科中缢虫属红色中缢虫中缢虫属红色中缢虫v本种分布在温带到北极的河口水域。我国大连湾海域，广东沿海红海湾、大亚湾东部和珠江口的外伶河水域均发生过红色中缢虫赤潮，持续时间2天左右。 图A：细胞个体（示意图）； 图B：细胞形态（LM）。v蓝藻门蓝藻门 颤藻科颤藻科束毛藻属束毛藻属 红海束毛藻红海束毛藻藻体由短筒形细胞重叠成丝状群体。 该种在我国南海大量分布。 束毛藻可以产生类似与束毛藻可以产生类似与神神 经毒素的藻毒素，并对渔经毒素的藻毒素，并对渔业等

9、业等产生危害。产生危害。 图B：群体（LM）； 我国海洋赤潮微型生物出现的频率依次为：夜光藻（夜光藻（3636次）次） 其他其他甲甲藻（藻（2222次）次） 硅藻（硅藻（1414次）次） 蓝细菌（蓝细菌（5 5次次） 三、水体富营养化的危害三、水体富营养化的危害1、产生毒素，威胁人畜生命安全产生毒素，威胁人畜生命安全2、水质严重恶化，影响水厂供水水质严重恶化，影响水厂供水3、水生生物大量死亡，经济损失惨重、水生生物大量死亡，经济损失惨重 4、湖泊失去旅游观光价值湖泊失去旅游观光价值 1.产生毒素，威胁人畜生命安全产生毒素，威胁人畜生命安全 据报道，在富营养化的水体中主要有微囊藻、鱼腥藻、束丝藻

10、、裸甲藻、原甲藻等20多种藻类产生 毒素。1986年，福建东山居民食用被裸甲藻污染的花蛤，造成136人中毒，1人死亡。 1995年，4月，菲律宾约2万渔民食用了污染麻痹性贝毒的海产品，其中4名儿童死亡。 1996年，巴西某血透中心发生一起铜绿微囊藻毒素的水进行血透的医疗事故，使131名病人中毒，其中83人发生胆汁淤积性肝病，44人死于肺衰竭。 我国自20世纪60年代至今，据不完全统计，有600余人因误食含有毒贝类而中毒，至少有29人死亡。2、水质严重恶化，影响水厂供水水质严重恶化，影响水厂供水太湖曾因蓝藻大规模的爆发，致使无锡水厂在1991、1997和2007年5月三度停止供水，引发水荒。市民

11、大批抢购纯净水。 太湖中蓝藻暴发导致水质恶化 无锡自来水大范围发臭 1972年,汕头港赤潮,大量毛蚶死亡,邻近的潮汕养殖场直接经济损失36万元。 1989年,河北黄骅县海域因赤潮使贝虾减产2000吨,损失过亿元。 1998年,深圳、珠海海域发生赤潮，深圳网箱死鱼150吨，损失达2000万元；珠海万山群岛死鱼120吨，黄花鱼苗210万尾，损失达1500多万元。 据统计，我国每年因赤潮带来的经济损失达几亿元之多。3、水生生物大量死亡，经济损失惨重、水生生物大量死亡，经济损失惨重美国佛罗里达州发生短裸甲藻赤潮，造成大量鱼死亡 4、湖泊失去旅游观光价值湖泊失去旅游观光价值 曾经,我风姿酌绰可现在 富营

12、养湖藻类大量繁殖富营养富营养湖湖太湖，太湖，2007.52007.5藻类死亡水体发臭藻类死亡水体发臭 四、水体四、水体富营养化的形成和影响因素富营养化的形成和影响因素 （一）（一）. . 富营养化的形成富营养化的形成以湖泊为例以湖泊为例富营养富营养沼泽地沼泽地湖泊消亡湖泊消亡自然条件下：自然条件下：几百年或几千年几百年或几千年不可逆不可逆贫营养贫营养人为条件下：人为条件下：贫营养贫营养几十年几十年可逆可逆富营养富营养沼泽地沼泽地湖泊消亡湖泊消亡 （二）、（二）、 富营养化的影响因素富营养化的影响因素1 1、营营养养物物质质 氮氮、磷磷限限制制因因子子在在水水中中的的含含量决定了藻类的生物量。量

13、决定了藻类的生物量。 据计算：1g N 10.8g藻 1g P 78g藻 当水体中含氮量0.3mg/L 含磷量0.02mg/L藻类旺盛繁殖据研究表明：据研究表明：v 当水体中磷浓度5ug/L时，磷可能是制约微型藻类生长的限制性营养盐。v 当水中氮浓度20ug/L时，氮成为制约微型藻类生长的限制性营养盐。v 如果氮、磷二者浓度均小于上述标准，则两者均可能是限制性营养盐。v 具体是哪种，则根据N：P比率决定。国际经济合作与发展组织（国际经济合作与发展组织（OCEDOCED）提出：）提出：vN：P12时，P是限制性因素；v5N:P25，海洋水温20-30，适合藻类大量繁殖。4、光照、光照光照充足时易

14、发生光照充足时易发生5、pH pH7-9时易发生时易发生思考题v1、什么是水体富营养化？造成水体富营养化的主要原因是什么？v2、引起湖泊水华和海洋赤潮的优势藻类主要有哪些？五、水体富营养化的检测五、水体富营养化的检测指标1.水体含氮量大于0.20.3mg/L 2.含磷量大于 0.010.02mg/L3.生化需氧量大于10mg/L4.细菌总数（淡水，pH79）达 105个/mL5.叶绿素a（藻类生长量的标志）大于10mg/m3。 六、水体富营养化的防治六、水体富营养化的防治v外环境控制外环境控制限制氮磷等营养物质进入水体限制氮磷等营养物质进入水体v1.1.控制城市生活污水和工业废水中氮磷的排放控

15、制城市生活污水和工业废水中氮磷的排放（提高（提高处理率，严控直排；对污废水进行深度处理除氮磷）处理率，严控直排；对污废水进行深度处理除氮磷）v提高生活污水和工业废水的处理率，严控直排。提高生活污水和工业废水的处理率，严控直排。v目前污废水处理率较低，一些城市生活污水和工业有机废水未经处目前污废水处理率较低，一些城市生活污水和工业有机废水未经处理便直接排放到江河湖海。以上海为例，据报道，上海市区理便直接排放到江河湖海。以上海为例，据报道，上海市区20032003年年日均污废水蒎放量大日均污废水蒎放量大550550万吨，一年高达万吨，一年高达2020亿吨，比全年平均降水亿吨，比全年平均降水产生的水

16、量还多，而经过污水处理后排入江河的污废水量仅占产生的水量还多，而经过污水处理后排入江河的污废水量仅占10%10%。v 对污废水进行深度处理除氮磷。对污废水进行深度处理除氮磷。v常规生物污水处理只能去除污水中常规生物污水处理只能去除污水中25%25%的磷，但改进后可去除的磷，但改进后可去除55%55%。v例如，目前在太湖流域内已经建成的三十几座污水处理厂中只有几座有脱蛋除磷例如，目前在太湖流域内已经建成的三十几座污水处理厂中只有几座有脱蛋除磷措施。特别是一些化肥、食品加工、皮革、制药等企业废水氮磷浓度较高，影响措施。特别是一些化肥、食品加工、皮革、制药等企业废水氮磷浓度较高，影响较大。如云南滇池

17、有昆明市内较大。如云南滇池有昆明市内168168家企业向内排污，仅化肥厂、氮磷厂、制药厂家企业向内排污，仅化肥厂、氮磷厂、制药厂三类就占企业总排三类就占企业总排30 30 % %v因此，应首先加强对一些含氮磷较高的化肥、食品加工、皮革、制药等企业废水的二级处理出水进行除氮磷的深度处理。v深度处理方法有：生物法除氮磷；化学法除磷。v瑞典有600家污水处理厂使用生物-化学法除磷，出水水质0.5mg/lv(3.)提倡使用无磷洗涤剂v洗涤剂含磷一般为5%6%，占生活污水中磷的16%35%，有的甚至高达50%70%，是生活污水中磷的主要来源。在我国，地面水中磷污染的30%来自含磷洗衣粉、洗涤剂。因此，逐

18、步限制合成洗衣粉的含磷量和含磷洗衣粉的生产使用。提倡使用无磷洗衣粉是控制生活污水中磷含量的有效措施。v无锡市从1999年开始就实施了太湖治污禁磷工程，截至2001年初，太湖全流域已基本做到不再销售和使用含磷洗涤剂，使入湖磷污染负荷减少了约16%。v此外，西湖、巢湖、滇池、三峡水库流域的重庆都已实施了不再销售和使用含磷洗衣粉。v2.2.控制农村肥料流失控制农村肥料流失v（1）.加强粪便的贮存管理（重点是畜禽养殖业）v（2）.科学合理施用化肥。v 目前化肥施用率为30%v（3）.提高使用农家有机肥。v3.3.加强水体周围的生态保护建设。加强水体周围的生态保护建设。v（1）.建立并保护水体周围及上游

19、的森林植被。v（2）.建立水体周围的缓冲林带。v在湖边应保证有25km的湖滨保护带，沿海应有滩涂。v保护带或滩涂内土地应当退田还湿地、退田还草、退田还林。v（3）.严禁在水源地开展旅游活动。v如北京市严禁在密云水库地段兴建娱乐设施，保护了供水安 v4.加强对水产养殖业的管理加强对水产养殖业的管理。v（1）.控制养殖数量和密度v在国务院批准的太湖水污染防治“九五规划”及2010年规划明确规定太湖湖泊围网养殖总规模限制在0.1万h=0.1万公顷v（2）.控制投饵量（减少饵料中氮磷对水体的影响）v为了获得较高的鱼产量，常投入大量人畜粪尿、化肥等营养物质，网箱养鱼带投入颗粒饲料。我国近海地区大规模的对

20、虾养殖场投入大量饵料，引起海水的富营养化，致使虾大量死亡，与投饵量太大造成水体富营养化有很大关系。v内环境控制内环境控制(除内源除内源)v去除水体中的氮磷、去除水体中的藻类v1. 去除水体中的氮磷去除水体中的氮磷：工程转移法、种植高等植物：工程转移法、种植高等植物v一旦氮磷进入水体，要想把氮磷从水体中去除十分困难。目前采用的方法有工程转移（去除）法和生物去除等方法。v工程转移法工程转移法va.清除淤泥措施彻底，但费用高、时间长，需注意生态影响。v由于湖底淤泥中有大量的水溶性磷酸盐，在酸性环境中可转化为可溶性磷，使底泥中的vN、P等营养盐源源不断地释放出来。因此，通过清除湖底淤泥可切断内源性N、

21、P营养物质的供给。清除的淤泥可作为肥料或沼气原料。v生态影响：1970年，南京玄武湖大规模控泥后，大型水生植物群落消失，造成藻类大量繁殖，水质恶化。b.引水稀释或深层排水。最初杭州西湖采用了引入钱塘江水稀释冲污的方法防止富营养化，一天的换水两相当于西湖贮水量的1/33左右。换水对于富营养化的治理效果不大，因淤泥中含大量氮磷，可以随随时释放出来。v种植高等水生植物并定期收获种植高等水生植物并定期收获重要措施重要措施v高等水生植物生态系统对水质净化去除水中营养盐作用突出，通过观察，可以发现：v水草茂盛则水质清澈，水产丰盛，湖泊生态系统稳定；缺少水草则水质混浊，水产贫乏，湖泊生态系统脆弱。所以，保护

22、和恢复水生植物已被视为保护和治理湖泊环境的重要措施。v生长在湖泊浅水区和湖滩地中的水生植物有：v沉水植物（如眼子菜、金鱼藻）v浮水植物（凤眼莲、水浮莲）v挺水植物（芦苇、香浦）v湿地植物（沙草、河柳）【别名】水案板、水板凳、金梳子草、地黄瓜、压水草眼子菜 凤 眼 莲凤 眼 莲v污染导致流溪河营养化污染导致流溪河营养化 水浮莲疯长威胁广州饮水源水浮莲疯长威胁广州饮水源v2003-12-02 11:18:03广州日报v南方网讯“在丰水期间，水浮莲多的时候可以达到1.3米厚，不仅使我们李溪拦河坝的闸门提起来都很难，而且严重影响我们发电站的正常发电。”昨日（1日），面对广州市重要水源流溪河沿岸漂浮的水

23、浮莲，广州市白云区李溪水力发电站的工作人员萧燕萍不无担忧，“更为严重的是，水浮莲的繁殖速度惊人，而河水被大量的水浮莲覆盖后，也很快变成暗蓝色，水质也越变越糟”事实上，本报记者今年11月24日随同广东省人大视察团视察流溪河的环保情况时，参加视察的代表们就警告说，流溪河上水浮莲的问题如果仍不采取措施有效治理的话，流溪河的水质将受重大影响，其后果将非常严重。 2.去除水中藻类去除水中藻类生物除藻；化学药剂除藻；机械除藻生物除藻通过增加持定生物种，改变生态食物链的结构和功能，效果明显。例如：增加以浮游藻类为食的鱼类（鲢鱼、罗非鱼、鳙鱼）和螺类（控制蓝藻效果明显）。武汉东胡20世纪80年代中期，无意中投

24、加鲢鱼，发生藻类消失。化学药剂除藻适用于小面积水域硫酸铜 按总水体积0.10.5mg/l注意注意：1.在早春时加入。 2.处理饮用水有副作用。例如，澳大利亚发生居民因饮用经硫酸铜处理过的水使肝功能受损。 漂白粉或氯 0.51.0mg/l杀藻又除气味。 准确用量最好先经试验确定。机械除藻 略第二节 病原微生物一、空气中的病原微生物 1、空气中的病原微生物主要通过三种不同途径传播疾病： （1）附着于尘埃上 （2）附着于飞沫小滴上 （3）附着于飞沫核上 （4）附着于污水喷灌产生的气溶胶上2、空气微生物污染的防治措施（1）加强通风换气（2）空气过滤（3）空气消毒 紫外线照射 化学药品消毒法水体中的微生

25、物种类多种多样，主要来源于空气、土壤、污水、垃圾、以及死亡的动植物。水中微生物虽多，但大部分都不是病原微生物。进入水体中的病原微生物大多数来自人或动物的排泄物，常见的病原微生物有伤寒杆菌、霍乱弧菌、痢疾杆菌、钩端螺旋体和甲型肝炎病毒等。这些病原微生物主要通过医院污水和生活污水的排放进入水环境，当它们进入水体后，则以水体作为它们的生存环境和传播的媒介，传播的疾病主要是肠道传染病，如伤寒、痢疾、霍乱和肠炎等，以下介绍几种主要的病原微生物。 二、水中的病原微生物1 1伤寒杆菌伤寒杆菌伤寒杆菌来源广泛，污染水源机会多，由水传播，是暴发疾病的重要病原菌之一。伤寒杆菌主要有三种：伤寒沙门氏菌(Salmon

26、ella typhosa)、副伤寒沙门氏菌(S.paratyphi)和乙型副伤寒沙门氏菌(S. schottmuelleri)。它们的大小为（0.60.7）（2.04.0） m。不生芽孢和荚膜，借周生鞭毛运动，革兰氏阴性反应，加热到60，30min可以杀死，对5%的石炭酸，可抵抗5min。伤寒和副伤寒是一种急性的传染病，发病的主要症状是持续发烧、恶心、厌食、头痛和肌痛等；可使胃肠壁形成溃疡，并发肠出血、肠穿孔等，以及产生腹泻。潜伏期约1014d，自然病程约一个月。感染来源为被感染者或带菌者的尿及粪便，一般是由于与病人直接接触传染或与病人排泄物所污染的物品、食物、水等接触而被传染。1986年，湖

27、北省仙桃市曾发生一起特大的伤寒病暴发流行，发病人数3064例，死亡26例，发病率2.79%，原因是作为该市的饮用水水源的仙下河，接纳了该市6万人产生的未经处理的生活污水和医院污水。v痢疾杆菌痢疾杆菌v痢疾杆菌主要指志贺菌属（Shigella）中的痢疾杆菌和副痢疾杆菌两种。它们引起的细菌痢疾性腹泻，居我国腹泻病例的第一、二位。v（1）痢疾杆菌（痢疾志贺氏菌Shigella dysenteriae）系不运动、无芽孢的革兰氏阴性杆菌，其大小为（0.40.6）m（1.03.0）m。所引起的痢疾在夏季最为流行，发病症状是急性发作，有腹痛及里急后重症状，有时发烧，大便中有血及粘液，一般病情较重。v（2）副

28、痢疾杆菌（副痢疾志贺氏菌S. parodysenteriae） 这种杆菌的大小为0.5m（1.01.5）m。所引起疾病的症状为水泻样腹泻，可出现呕吐和脱水症状，总的症状较痢疾杆菌轻。v痢疾杆菌一般无鞭毛，加热到60能耐10min，对1%的石炭酸，可抵抗半小时。它们的主要传播方式是食用污染的食物和饮用污染的水。v痢疾流行性很强，常在洪水过后流行，且痢疾杆菌只感染人，不感染动物，在环境中生存力不强，所以痢疾传染方式主要是人与人之间的接触传染。痢疾杆菌的感染剂量极小，十个细菌即可产生症状，所以即使水中该菌浓度不高，仍有可能引起人群的感染。v1990年，鞍山市某居民区发生弗氏痢疾杆菌引起腹泻，发病52

29、9人，患病率为小区居民人数的41.38%。事故发生的原因是供水间断，污水反流到自来水管道中。 v霍乱弧菌霍乱弧菌v霍乱弧菌在肠道传染病中占重要的地位，霍乱是烈性传染病，属于国际检疫疾病。霍乱的暴发与水污染有着密切的联系，其密切程度胜过其它的肠道传染病。v霍乱弧菌（Vibrio comma）的细胞形态一般呈微弯曲杆状，有时会变得细长而纤弱，或变得短而粗。大小一般为（0.30.6）（1.05.0）m。 细胞具有一根较粗的鞭毛，能运动，为革兰氏阴性菌。在60下能耐10 min，在1%的石炭酸中能抵抗5 min，能耐受较高的碱度。v在霍乱的轻型病例中，只造成腹泻。在较严重或较典型的病例中，除腹泻外，症

30、状还有呕吐、米汤样大便、腹痛和昏迷等。此病病程短，严重者常在症状出现后12h内死亡。v霍乱弧菌曾在世界上有过七次大流行，它借水传播，与病人或带菌者接触可能传染，也可由食物或蝇类传播。霍乱传播迅速，流行季节也很明显，集中发生于夏、秋季，主要发生在沿海地带。据报道，在霍乱流行时，污水中有病原菌检出，含量为1010个/100ml, 但人的感染剂量为1010个。v1991年，秘鲁发生霍乱，患者12万人，死亡750人，其原因是食用了受到霍乱弧菌污染的海产品。我国新疆于1993年也曾发生过霍乱流行。v 甲型肝炎病毒甲型肝炎病毒v甲型肝炎病毒，可在甲型肝炎患者的粪便中较长时间存在，污水中存活也很久，潜伏期达

31、2-6周。患者得病后主要症状是黄疸，多为急性型，我国是甲型肝炎高发地区，感染和发病以儿童为主。v 1976年雨季，辽宁省农村某地雨量过大，导致粪便外溢，深水井被污染，患者超过1000人。v1988年1-3月上海甲肝暴发流行，临床患者31万多人，死亡47人，其原因是人们食用了受到甲型肝炎病毒污染的毛蚶所致。v除上述传染病菌和病毒外，水体中还有致病的枝原体、衣原体、立克次氏体和一些借水传播的寄生虫病，例如，蛔虫、血吸虫等。 在生活污水，制革废水，医院污水中都含有相当数量的病原微生物。某些病原微生物污染水体后会引起传染病暴发流行，影响人类健康，严重时会造成死亡。为防止病原微生物污染水体，必须对含有病

32、原微生物的污（废）水进行消毒后排放，医院污水，尤其是肠道传染病医院的污水应达到无菌程度排放。为了预防肠道传染病，确保生活饮用水的水质达到卫生标准，必须对饮用水进行消毒。第三三节、水中微生物的去除水中微生物的去除v污水和饮用水的消毒方法很多，可分为化学消毒法和物理消毒法两类。化学消毒法是在水中投放各种消毒剂，主要包括氯、二氧化氯、臭氧和碘等氧化剂。物理方法主要包括煮沸、紫外线消毒、超声波消毒和微电解消毒等方法。 加氯消毒是我国目前广泛应用且经济有效、使用方便的消毒方法，我国常用的消毒剂是液氯、漂白粉和次氯酸钠。 氯在常温常压下为黄绿色气体，具有强烈刺激性臭味和高度腐蚀性。氯在0、0.366Mpa

33、的压力下转变为液态氯，液态氯为琥珀色油状物，在钢瓶中贮存运输。漂白粉是一种较复杂的含氯化合物，其化学成分大致为3Ca(OCl)ClCa(OH)2nH2O，常以Ca(OCl)Cl表示，漂白粉所含的有效氯约28%35%（氯的价数大于-1者称为有效氯）。商品次氯酸钠为水溶液，次氯酸钠含量为8%12%。v1. 加氯消毒加氯消毒v氯加入水中后，氯分子水解生成次氯酸（HOCl），次氯酸再进一步离解生成次氯酸根（OCl-）。v Cl2+H2O HOCl+HClv HOCl H+OCl-v漂白粉和次氯酸钠加入水中后，也会水解生成次氯酸v2Ca(OCl)Cl+2H2OCa(OH)2+2HOCl+CaCl2vNa

34、OCl+H2ONaOH+HClOv 次氯酸和次氯酸根都是强氧化剂，中性分子的次氯酸能破坏细菌细胞质膜，进入菌体后破坏菌体的核酸和酶系（过氧化氢酶，脱氢酶等），使细菌死亡，而次氯酸根带负电，无法进入带负电的细菌体内，所以达不到杀菌目的。v影响氯化消毒效果的主要因素有：水的混浊度、水的pH值、水的温度和氯化物与水的接触时间等。v次氯酸（HOCl）在水温20时，在水中的离解作用随水的pH值变化如表10.1所示。v表表10.1 2010.1 20下下pHpH值对离解值对离解HClOHClO的影响的影响vpH值45677.5891011OCl-含量/%0.050.52.521.048.975.097.0

35、99.599.9HClO含量/%99.9599.597.579.051.125.03.00.50.1 v 由表10.1可知，在20下，PH5时，几乎100%呈HOCl形式存在于水中；pH值为7.5时，OCl和HOCl约各占50%；在pH值9时，97%的HOCl离解成OCl。因此，在消毒时应注意控制水的pH值，以免生成较多的OCl，影响杀菌效率。v加氯消毒时，如水的浑浊度很高，悬浮物质较多，微生物多附着在悬浮颗粒上，使氯的作用不易到达微生物本身，也会降低杀菌效果。v 水温高时杀菌作用快，在05时全部杀灭一定量的大肠埃希氏菌所需的时间比2025时所需的时间约多3倍，这是因为20时HOCl解离度较0

36、时要高的原因。v 用氯消毒时，由于氯不仅与微生物作用，还对水中的有机物和还原性无机物起氧化作用，因此，为保证消毒效果，加氯量应根据水源水有机物污染的程度而定，使在氧化和杀菌后还剩余一些有效氯，这些剩余的有效氯称为余氯。世界卫生组织（WHO）建议，要达到饮水有效消毒，浊度最好低于1度，用氯消毒时pH值最好低于8.0，接触时间大于30min，而游离余氯应为0.20.5mg/L，对于无防护的水源水，希望有较高的余氯。v我国生活饮用水卫生标准规定，氯加入水中接触30min后，水中游离性余氯应不低于0.3mg/L，在配水管网末梢的游离余氯量不低于0.05mg/L。如果管网水游离余氯量急剧下降或消失，可作

37、为水在管网内遭受污染的信号，应迅速采取措施。对于综合医院污水的消毒，要求污水与氯接触时间不少于1h，总余氯量维持45mg/L。含结核杆菌的污水与氯接触时间不少于1.5h，总余氯量68mg/L。v 水的消毒效果的检验仍以水的卫生参数大肠菌群为指标。余氯量的确定应以大肠菌群指标为准，剩余氯含量要适当，偏高时杀菌效果虽好，但可能形成臭味。v值得注意的是，自来水厂用液氯或漂白粉消毒的过程中，如果水中存在腐殖质等有机物时，可产生致突变、致癌的卤代有机物。为了饮水安全，解决的途径有三个方面：v 注意选择较清洁的水体为水源水，通过混凝、沉淀、过滤等措施尽量去除水中有机物后再加氯消毒。 通过理、化、生物等方法

38、吸附或破坏饮水中生成的卤代有机物。 在烧开水时应适当多煮沸一段时间，使挥发性卤代有机物蒸发掉，以减少水中氯的次生代谢物的含量。v鉴于用液氯或漂白粉消毒水有可能产生致癌的卤代有机物的情况，在美国、加拿大和欧洲，有几千家水厂都用ClO2进行消毒，这是因为二氧化氯比氯消毒具有以下优越性：v ClO2遇有机物不致产生致癌的卤代有机物； 杀菌能力和在水中的稳定性优于Cl2；v 可去除水中臭味； 水质的pH值和污染轻重对ClO2消毒效果的影响均较小。不足之 处是二氧化氯不稳定，见光容易分解，故消毒时要现制现用，主要用隔膜电解法和化学法制取，处理成本较高。v2. 臭氧消毒臭氧消毒v 水的臭氧消毒也是一种传统

39、方法，多用于欧洲。臭氧为强氧化剂，在水中放出具强氧化能力的新生氧（O），能氧化水中的有机物并杀死细菌及其芽孢。臭氧杀菌能力强，作用快，其杀菌速度比氯快6003000倍，甚至几秒钟内就能杀死细菌。v臭氧消毒饮用水的用量约为1-3mg/L，与水接触时间需10-15min，如经接触后仍能维持0.20.4mg/L的浓度，则可达到较好的杀灭病毒的效果。臭氧的剂量与水的污染程度有关，通常处于0.54.0mg/L之间。水的浊度越大，水的去色和消毒效果越差，臭氧的消耗量越高。 臭氧能破坏腐殖质，使之变为二氧化碳和水。 v臭氧消毒的优点是：消毒效果较ClO2和Cl2高；v可去除水中的色、嗅、味及铁锰和酚等；v不

40、产生致癌的卤代有机物。v不足之处是：v在配水管道中无持续杀菌作用；v处理成本高。v3.3.紫外线消毒紫外线消毒v紫外线杀菌的有效波长在200300nm之间。紫外线消毒的主要作用机理是，紫外线改变核酸分子的结构，从而杀死了细菌。v紫外线消毒的优点是，经紫外线辐射消毒的水，其化学性质不变，不产生臭味和有害健康的产物。其缺点是，由于紫外线穿透力差，所以水中悬浮物和有机物会干扰杀菌效果，且该方法费用较高。所以一般用于优质水及纯水的消毒。v影响紫外线消毒的因素，即消毒效果与紫外线灯管的功率和有效使用时间有关。紫外线穿透的水层深度决定于灯管的功率。紫外线灯管产生的几乎是纯254nm波长的短波紫外线辐射，随

41、着使用时间的增加，紫外线灯管的辐射强度逐渐降低，失去使用价值。有数据表明，国产灯管的有效使用时间一般在3000h以上；国外的灯管的有效使用时间一般都在7500h以上，品质良好的灯管可达8000h。灯管的结垢也影响紫外线的穿透力，减弱消毒效果。v4. 微电解消毒微电解消毒v微电解H2O产生活性氧（如02-、OH-）和H+。02-和OH-具有强氧化能力，可杀死细菌及藻类。活性氧还可与水中氯离子作用生成HOCl，增强了杀菌能力。微电解消毒法应用于优质饮用水的消毒、楼顶水箱水的消毒以及清除管道中的微生物污垢。vH202是活泼的氧化剂，但H202不是对所有的微生物都起作用，有很多好氧菌和兼性厌氧菌都具有

42、过氧化氢酶，能将H2O2分解为O2和H2O而使之失效。H202可用于净化程度高的饮用水消毒，尤其是桶装饮用水因为细菌数量极少，H202可起到抑菌和保质作用。v5. 超声波消毒法超声波消毒法v 超声波是人们的听觉器官不能感受到的、频率超过20000Hz的弹性振动声波。在超声波作用下，能够引起包括微型后生动物在内的微生物死亡。其效果取决于超声波强度和处理对象的生理特性。超声波的作用机理是细胞在机械破坏下死亡，这是由于超声波引起细胞内蛋白质等有机物的分解，从而破坏了细胞的生命功能。v 水蛭、纤毛虫、剑水蚤和其他有机体对超声波特别敏感。事实证明，超声波很容易杀死那些能够给饮用水和工业用水带来极大危害的

43、较大型有机体，如用肉眼可见到的昆虫（毛翅类、摇蚊、蜉蝣）的幼虫、寡毛虫、某些线虫以及软体动物的饰贝、水蛭等。这些有机体中的许多种类栖息在给水站的净化构筑物中，在有利条件下繁殖并占据很大的空间。v试验结果表明，在薄水层中用超声波灭菌，12min内可使95%的大肠杆菌死亡。同时，超声波对痢疾杆菌、斑疹伤寒、病毒和其他微生物均具有良好的杀灭作用。现在超声波杀菌也应用到牛奶灭菌中。v除上述方法外，在一些特殊场所还应用膜过滤消毒和加碘消毒等方法。2、水中微生物污染的防治措施 （1）污水的处理 排放前污水应加氯消毒或加明矾、石灰、铁盐等絮凝剂后再砂滤，可除出大部分的病毒及病原菌。对于由污水而成的再生水，通

44、常用石灰作絮凝剂，使水维持较高的碱性（pH11.5），并接触1h以上，则病毒的杀灭率可达到99.9。 （2）认真做好水源的卫生防护 围绕水源确定防护地带，建立相应的卫生制度，使水源、水处理措施、输水总管等不受污染，从而保证良好的生活饮用水。（3 3）生活饮用水消毒）生活饮用水消毒v自来水厂常用的方法有加氯消毒、臭氧消毒和紫外线消毒。 目前最常用的是加氯消毒。 A、加氯消毒原理： Cl2+H2O = HOCl+H+Cl HOCl = H+OCl- HOCl和OCl-都有氧化能力 生活饮用水标准： 氯接触30min后,游离性余氯不应低于0.3mg/L。 集中式给水处理厂的出厂水除符合上述要求外,管

45、网末梢 的水的游离性余氯不应低于0.05mg/L。 B、微电解消毒原理：1）微电解H2O产生活性氧（如02-、OH-）和H+。 02-和OH-具有强氧化能力，可杀死细菌及藻类。 2）活性氧还可与水中氯离子作用生成HOC1，更增强了杀菌 能力。 3）活性氧还可氧化水中的NH3和N02-为NO3-。 适应水体：H202可用于净化程度高的饮用水消毒， 尤其是桶装饮用水因为细菌数量极少， H202可起到抑菌和保质作用。C、臭氧消毒干燥空气放电时，部分氧气即转化为臭氧，浓度可达25mg/L左右。与加氯消毒相比，水的臭氧消毒还有几个优点：1）不会造成异臭异味2）提高溶解氧量3）氧化有机物等4）目前尚未发现

46、有害人体健康的产物。缺点：没有余量，也就没有后续的杀菌能力。鉴于加氯消毒可能产生致癌有机物，用臭氧氧化代替水厂中的滤前加氯和污水厂中的加氯消毒是可取的。 D、紫外线消毒1）紫外线消毒的机理有二：短波射线一般有改变细胞组成的作用，从而促使细胞因突变而死亡；紫外线的照射改变核酸分子的结构从而杀死细菌。2）紫外线由紫外灯发出，有效波长在200300nm之间 3）优点：紫外线照射是物理方法，经过消毒的水化学性质不变，不会产生臭味和有害健康的产物。4）缺点：因悬浮物和有机物干扰杀菌效果和费用较高，所以只适用于少量清水的消毒，如优质水及纯水的消毒 第三节第三节 微生物代谢物与环境污染微生物代谢物与环境污染

47、 一、微生物毒素与食品污染一、微生物毒素与食品污染 1. 细菌毒素 2. 放线菌毒素 3. 真菌毒素 4. 藻类毒素 1. 细菌毒素细菌毒素 可分为内毒素与外毒素。内毒素是微生物细胞的组分，通常为细胞壁的某一成分，只有当菌体裂解或融溶时才能释放。外毒素由微生物合成后，分泌到细胞外面。外毒素的毒力强于内毒素，但不耐高温。 常见的外毒素有白喉毒素、破伤风毒素、霍乱肠毒素、肉毒毒素、葡萄球菌肠毒素等。 （1 1）肉肉毒毒毒毒素素 是由肉毒梭菌产生的外毒素，是一种极强的神经毒，主要作用于神经和肌肉的连接处及植物神经末梢，阻碍神经末梢乙酰胆碱的释放，导致肌肉收缩不全和肌肉麻痹。肉毒毒素属剧毒物，1mg可

48、以杀死100万只豚鼠。此 毒 素 对 热 极 不 稳 定 ， 经 80、 30min或 100、1020min可完全破坏。肠道中蛋白分解酶不能分解此毒素。肉毒梭菌是革蓝氏阳性菌，产芽孢，能运动，专性厌氧，可侵染水果、蔬菜、鱼、肉、罐头、香肠等食品。 预防肉毒中毒可把食品保存在pH4.5，或盐分10%或温度3 的条件下。罐头食品需经121高压灭菌，以杀死芽孢。 （2）葡葡萄萄球球菌菌肠肠毒毒素素 是由金黄色葡萄球菌的产毒菌株产生的外毒素，可引起食物中毒。当肠道吸收了该毒素后，在26h之内即可引起恶心呕吐等急性肠胃病症状。毒性较弱，较少致命。 金黄色葡萄球菌为革兰氏阳性、不产芽孢的球状菌。该毒素用

49、一般的烹饪方法不能破坏，需经100 oC，2h处理方可破坏。因此预防中毒的方法是，防止一切污染该菌的机会。 2. 放线菌毒素 如链霉菌属放线菌产生的放线菌素，可使大鼠产生肿瘤。 3. 3. 真菌毒素真菌毒素 是指以霉菌为主的真菌代谢活动所产生的毒素。 真菌毒素致病有下几个特点： 中毒常与食物有关; 发病有季节性或地区性； 不产生抗体，也不能免疫； 患者无传染性； 一次性大量摄入往往发生急性中毒；长期少量摄入则发生慢性中毒和致癌。 至今发现的真菌毒素达300种。其中，毒性较强的有黄曲霉毒素、棕曲霉毒素、黄绿青霉素、红色青霉毒素B、青霉酸等。 黄曲霉毒素主要由黄曲霉和寄生曲霉产生的毒素，是剧毒物，

50、也是致癌物，可诱发肝癌。已确定结构的黄曲霉毒素共有20多种，以黄曲霉毒素B1毒性最大，致癌性最强，稳定性最高。黄曲霉毒素污染食物的范围很广，包括粮食、油、蔬菜、豆类、烟草、肉类、乳品、水果等，其中以花生、花生油、玉米、棉籽饼粉、棕榈仁、可可豆、大米、小米等较常见，污染最重的是花生、花生油和玉米。 预防黄曲霉毒素污染的主要措施：降低含水量，降低相对湿度，充CO2降低氧量，使用化学药剂等。 4. 4. 藻类毒素藻类毒素（1）甲藻 甲藻是藻类中对人类威胁最大的藻种，它产生的毒素对人类有剧毒。产生毒素的甲藻主要是膝沟藻属的种类，海洋赤潮中的甲藻多为此属。 （2）蓝细菌 淡水中蓝细菌产生的毒素主要使鱼类

51、、家畜、水鸟等致死。 （3）金藻 海水中金藻纲产生的毒素可使鱼类大量死亡。 二、二、气味代谢物气味代谢物 从放线菌产生的土腥味物质中分离到土腥素（或土臭味素）。土腥素是一种透明的中性油，相对分子质量182，嗅阈值极低0.2mg/L。具有土腥味的鱼肉中也可检出土腥素，鱼肉的味阈值为0.6g/100kg鱼肉。其他引起环境污染的微生物气味代谢物有氨、胺、硫化氢、硫醇、（甲基）吲哚、粪臭素、脂肪、酸、醛、醇、脂等。 三、三、酸性矿水酸性矿水 酸性矿水的形成：化学氧化和生物（耐酸细菌）氧化。FeSFeSO4+H2SO4 FeSO4 硫杆菌 Fe2(SO4)3FeS+ Fe2(SO4)3FeSO4+S S

52、 硫杆菌 H2SO4 酸性废水的危害：随水渗漏或顺河道扩散，污染农田、水渠、河流，破坏自然生态、生物群落、毒害鱼类、影响人类生活。 酸性废水的治理措施：投加大量纤维素，造成缺氧环境，促进反硫化作用的产生；投加抗微生物的药剂（-酮酸类、羧酸类），抑制硫杆菌的活性。加石灰提高pH，使硫酸成为硫酸钙沉淀；开采后层层覆盖，避免酸性矿水形成。四、汞的生物甲基化四、汞的生物甲基化 排入环境的汞大多为无机汞（元素汞和汞离子），经过微生物的甲基化作用后，形成的甲基汞毒性增强，使汞的危害大大加剧。是水俣病的主要原因。 能形成甲基汞的厌氧细菌有产甲烷菌、匙形梭菌；好氧细菌有荧光假单胞菌、草分枝杆菌、大肠埃希氏菌、

53、产气肠杆菌、巨大芽孢杆菌等；真菌中有粗糙脉孢霉、黑曲霉、短柄帚霉以及酿酒酵母等。 汞的生物甲基化往往与甲基钴胺素有关。甲基钴胺素即VB12甲基传递体。 （1）汞的非酶促甲基化 在中性水溶液中，以甲基钴胺素作为甲基供体，汞可被转化为甲基汞。这种转化是纯化学反应，能快速而定量地进行。在有氧和厌氧条件下，汞的甲基化均能顺利完成。（2）汞的酶促甲基化 在自然界，除个别情况外,甲基汞都是在微生物的作用下形成的。微生物的作用可分为直接作用与间接作用。直接作用是指直接在微生物酶的催化下发生甲基化过程。间接作用则是指在微生物体外发生的甲基化过程。 水体中酶促甲基化的速率受pH值、通气、微生物种类的影响。在汞污染水域，鱼体内的汞主要以甲基汞的形态存在。 （四种机理四种机理）五、微生物引起的硝酸盐还原对人体的影响五、微生物引起的硝酸盐还原对人体的影响 1. 引起高铁血红蛋白症 在有氧条件下，微生物 NO-3。当饮用水中NO-3过高时，会使婴儿得高铁血红蛋白症。 2. 生成亚硝胺 在人肠道内处于酸性情况下，硝酸还原细菌可把NO-3转变为NO-2，蛋白质等物质代谢过程中常有胺类物质产生。故硝酸盐被认为是致癌物亚硝胺的前体。